数控技术第2章.ppt

1、数字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment Technology,数 控 技 术,2012.2,西安交通大学 机械工程学院,姜歌东 gdjiangmail.xjtu. ,2,第二章,数控加工程序编制,3,第一节 数控加工程序编制基础 第二节 手工编程方法 第三节 数控铣床加工程序编制 第四节 数控车床加工程序编制 第五节 数控加工自动编程,4,第一节 数控加工程序编制基础,5,1.数控加工与传统加工的比较,由人操作，机床进给系统能保证切削过程继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹. 由CNC装置按照零件程序完成零件的加工。能

2、精确地控制执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一定的运动规律合成轨迹。,一、程序编制的基本概念,数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法 。,7,2. 数控加工程序编制 从零件图纸到数控加工指令的有序排列（制成控制介质）的全过程。 将加工的工艺分析、加工顺序、零件轮廓轨迹尺寸、工艺参数(f、s、t)及辅助动作（变速、换刀、冷却液启停、工件夹紧松开等）等，用规定的字母、数字、符号组成的代码按一定的格式编写加工程序单，并将程序单的信息变成控制介质的整个过程。,8,3. 编程方

3、法：手工编程和自动编程 手工编程 定义：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（熟悉数控代码功能、编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力） 适用： 几何形状不太复杂的零件； 三坐标联动以下加工程序,9,自动编程： 定义：零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机编程系统根据数控系统的类型输出数控加工程序。 适用： 形状复杂的零件 虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔的零件） 虽不复杂但计算工作量大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）,10,比较 用手工编程时，一个零件的编程时间与机床实际加工时间之比，平均约为 30：1。 数控机床不能开动的原因中，有2030%是由于加工程序不

4、能及时编制出造成的 编程自动化是发展的趋势！但手工编程是学习自动编程基础！,11,二、 数控机床程序编制的内容和步骤,数控系统,12,1. 图纸工艺分析 在对图纸工艺分析（与普通加工的图纸分析相似）的基础上： 确定加工方案 确定加工机床、刀具与夹具； 确定零件加工的工艺线路、工步顺序； 切削用量（f、s、t）等工艺参数。,13,2. 计算运动轨迹 根据图纸尺寸及工艺线路的要求： 选定工件坐标系； 计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标值； 加工非圆曲线（如抛物线、摆线、渐开线等）时，一般需用直线或圆弧逼近的方法加工，这时须根据精度计算节点。,错误,14,3. 编制程序及初步校验 根据制定的加工路线、

5、切削用量、选用的刀具、辅助动作，按照数控系统规定指令代码及程序格式，编写零件加工程序单，并进行校核、检查上述两个步骤的错误。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,15,4. 制备控制介质 将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上（如存储在磁带、磁盘或存储器上），作为数控系统的输入信息。 若程序较简单，也可直接通过键盘输入。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,16,5. 程序的校验和试切 所制备的控制介质，必须经过进一步的校验和试切削，证明是正确无误，才能用于正式加工。如有错误，应分析错误产生的

6、原因，进行相应的修改。 常用的校验和试切方法：阅读法、模拟法、试切法等。,计算运动轨迹,图纸工艺分析,程序编制,制备控制介质,校验和试切,零件图纸,错误,修改,17,三、数控加工工艺简介和数控加工方法 数控加工的工艺分析 数控机床加工零件除按一般方式对零件进行工艺分析外，还必须注意以下几点： 选择合适的对刀点和换刀点 加工线路的确定 工件的装夹 切削用量的选择 程序编制中的误差,18,（1）选择合适的对刀点和换刀点 对刀点（起刀点） ：确定刀具与工件相对位置的点，是刀具相对于工件运动的起点，又称起刀点，也是程序运行的起点。 对刀点的选择原则： 对刀点应便于数学处理和程序编制； 对刀点在机床上容

7、易校准； 在加工过程中便于检查； 引起的加工误差小。,对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。,19,对刀点选择举例 a）对称零件的对刀点选择 b）钻孔加工时的对刀点选择,20,换刀点：一把刀具用完后，为防止刀具与工件相碰，刀具要先到工件之外，再进行换刀这个位置就叫换刀点。 换刀点应根据工序内容的安排。为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在零件的外面。,21,刀位点： 用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点,22,对刀：使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。,选择对刀点的原则： 选在零件的设计基准或工艺基

8、准上，或与之相关的位置上。 选在对刀方便，便于测量的地方。 选在便于坐标计算的地方,23,（2）加工线路的确定 加工线路加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹次序 孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程：,24,车削或铣削： 原则： 尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出，以避免由于切入/出路线的不当降低零件的表面加工质量。,25,加工线路的选择应遵从的原则： 尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。 保证零件的工艺要求。 利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。,空间曲工面的加工,26,（3） 工件的装夹方

9、式,尽可能选用标准夹具（组合夹具），在成批生产时才考虑专用夹具，并力求夹具结构简单。 装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间和保证安全。 工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具产生碰撞的现象。 夹具的安装要准确可靠，同时应具备足够的强度和刚度，以减小其变形对加工精度的影响。 应尽可能采用气、液压夹具。,27,（4）切削用量的选择 影响切削条件的因素有： 机床、工具、刀具及工件的刚性； 切削速度、切削深度、切削进给率； 工件精度及表面粗糙度； 刀具预期寿命及最大生产率； 切削液的种类、冷却方式； 工件材料的硬度及热处理状况； 工件数量； 机

10、床的寿命。 上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。,决定切削速度的因素： 刀具材质 工件材料 刀具寿命 切削深度与进刀量 刀具的形状 冷却液使用 机床性能,28,（5）程序编制中的误差 数控机床上加工零件的误差分类： 加工过程的误差：它是加工误差的主体，主要包括数控系统（包括伺服）的误差和整个工艺系统（机床刀具夹具毛坯）内部的各种因素对加工精度的影响。 编程误差：,：采用近似计算方法逼近列表曲线、曲面轮廓时所产生的误差 ：采用直线段或圆弧段插补逼近零件轮廓曲线时产生的误差 ：数据处理中为满足分辨率（最小设定单位）的要求，进行数据圆整（四舍五入）产生的误差,29,数控加工方法

11、（1）平面孔系零件的加工方法 对这类孔的形位精度或尺寸精度要求较高的零件，采用数控钻床与镗床加工。,30,（2）旋转体类零件的加工方法 采用数控车床或数控磨床加工， 车削零件的毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，在编程中，粗车加工线路要重点考虑。,31,（3）平面轮廓零件的加工方法 采用数控铣床加工。 为保证加工平滑，应增加切入和切出程 序段； 若平面轮廓为数控系 统不具备插补功能的 线型时，应先采用直 线、圆弧去逼近该零件的轮廓。,32,（4）空间轮廓表面的加工方法 空间轮廓表面的加工可根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求，有不同加工方法： 三轴两联动加工 三轴联动加工

12、四轴联动加工方法 五轴联动加工,33,三轴两联动加工-“行切法” 以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期性进给。 一般采用球头或指状铣刀，在可能的条件下，球半径应尽可能选择大一些，以提高零件表面光洁度。,34,三轴联动加工 下图为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为空间曲线，可用空间直线去逼近，因此，可在具有空间直线插补功能的三轴联动的数控机床上进行加工，但由于编程计算复杂，宜采用 自动编程。,35,四轴联动加工方法 如下图所示的飞机大梁，其加工面为直纹扭曲面，若采用三坐标联动加工，则只能用球头刀。不仅效率低，而且加工表面粗糙度差，为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削

13、方式在四 轴联动机床上进行 加工。由于计算较 复杂，故一般采用 自动编程。,36,五轴联动加工：螺旋桨是典型零件 一般采用端铣刀加工，为 了保证端铣刀的端面加工处的 曲面与切平面重合，铣刀除了 需要三个移动轴（X、Y、Z） 外，还应作与螺旋角、后倾角 摆动运动。因此，叶面的加工 需要五轴（X、Y、Z、A、B） 联动，这种编程只能采用自动 编程系统。,37,五轴联动加工：螺旋桨是典型零件,38,3. 数控程序编制中的数学处理 （p39） 根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的数据，称为数控加工的数值计算。数值计算的内容包括计算零件轮廓的基点和节点的坐标以及刀具中心

14、运动轨迹的坐标。 基点：各几何元素间的连接点，如直线与直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点等。 节点：逼近直线小段和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点。,39,常见数学处理方法 直线和圆弧轮廓基点计算方法 联立方程组法求解基点坐标 三角函数法求解基点坐标,o,40,常见数学处理方法 非圆曲线的节点计算方法（p40、p41） 直线逼近零件轮廓曲线时的节点 等间距直线逼近的节点计算 等弦长法直线逼近的节点计算 等误差法（变步长法）,圆弧逼近零件轮廓曲线时的节点 相交圆弧法（圆弧分割法、三点作图法） 相切圆弧法,41,三、数控机床的坐标系,必要性 在数控机床中，为了实现零件的加工，

15、往往需要控制几个方向的运动，这就需要建立坐标系，以便区别不同运动方向。 互换性 为了使编出的程序在同类型机床有通用性，必须统一规定数控机床坐标轴及其运动的方向，同时也给 维修和使用带来极大的方便。 标准 我国的JB3051-82标准为数字控制机床坐标轴和运动方向的命名 ，其中的规定与国际标准ISO841中的规定是相同的。,42,1.进给运动坐标系 ISO和国标规定： 坐标轴：数控装备的每个进给轴 (直线进给、旋转进给) 定义为 坐标系中的一个坐标轴。 数控装备坐标系统标准： 右手笛卡儿坐标系统,43,标准坐标系：即右手直角坐标轴，相互关系由右手定则决定。 基本坐标：直线进给运动的坐标为X.Y.

16、Z 旋转坐标：绕X.Y.Z 轴转动的旋转坐标分别用 A.B.C表示，坐标轴相互关系 由右手螺旋法则而定。 附加坐标轴： 平行于基本坐标 系中坐标轴的进给轴， 用U、V、W表示。,44,坐标轴的方向：为刀具相对工件运动的方向。 编程时不必知道机床运动的具体配置，就能正确地进行编程。 机床坐标轴的确定方法 一般先确定Z轴、 再确定X轴、后确定Y轴,45,Z坐标（轴） 方位 有主轴的机床 ： Z坐标平行主轴轴线的进给轴，如车床、铣床。 没有主轴或有多个主轴的机床 ： 垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。 主轴能摆动： 在摆动的范围内其轴线只与标准坐标系中的某一坐标平行时，则该坐标便是Z坐标； 若在摆动的

17、范围内其轴线可与多个坐标平行，则取垂直于工件装夹面的方向为Z坐标。,46,Z坐标正方向规定：刀具远离工件的方向。,47,48,X坐标 在刀具旋转的机床上（铣床、钻床、镗床等）。 Z轴水平（卧式） 从刀具(主轴)向工件看时， X坐标的正方向指向右边。,+Z,+X,49,Z轴垂直（立式）： 单立柱机床，从刀具向立柱看时，X的正方向指向右边；,+Z,+X,50,+Z,Z轴垂直（立式）： 双立柱机床(龙门机床)， 从刀具向左立柱看时， X轴的正方向指向右边。,+X,51,在工件旋转的机床上（车床、磨床等），X轴的运动方向是工件的径向并平行于横向拖板，且刀具离开工件旋转中心的方向是X轴的正方向。,+Z,

18、52,Y坐标 利用已确定的X、Z坐标的正方向，用右手定则或右手螺旋法则，确定Y坐标的正方向。 右手定则：大姆指指 向+X，中指指向+Z， 则+Y方向为食指指向。 右手螺旋法则： 在X Z平面，从Z至X， 姆指所指的方向为+y。,53,立、卧式数控铣床,+Z,+X,+Z,+X,54,+Z,+X,+Z,+X,+Y,龙门数控铣床,55,+Z,+X,+Y,+Z,+X,+Y,+C,回转坐标 A、B、C,56,+Z,+X,+Y,+A,+C,辅助坐标 U、V、W,57,2、机床坐标系与工件坐标系 编程总是基于某一坐标系统的，因此，弄清楚数控机床坐标系和工件坐标系的概念及相互关系是至关重要的。,58,机床坐标

19、系 即数控机床的固定坐标系 机床原点（零点） 机床坐标系原点是在 机床调试完成后便确定了， 是机床上固有的点。 机床原点的建立： 用回零方式建立。 机床原点建立过程实质上是机床坐标系建立过程。 注意：机床坐标系一般不作为编程坐标系，仅作为工件坐标系的参考坐标系。,59,工件坐标系 工件原点：为编程方便在零件、工装夹具上选定的某一点或与之相关的点。该点也可以是对刀点重合。 工件坐标系：以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。 工件原点偏置：工件随夹具 在机床上安装后，工件原点 与机床原点间的距离。 现代数控机床均可设置多个 工件坐标系，在加工时通过 G指令进行变换

20、。,60,61,3.绝对坐标编程和相对坐标编程 定义 绝对坐标编程：编程中所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件） 零点计量的编程方式。 相对坐标编程：编程中运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐标编程）。,62,绝对坐标,增量坐标,63,表达方式：G90/G91； X.Y.Z绝对，U.V.W相对 选用原则：主要根据具体机床的坐标系，考虑编程的方便(如图纸尺寸标注方式等)及加工精度的要求，选用坐标的类型。 注意： 在机床坐标系和工件坐标系中均可用绝对坐标编程；而在使用相对坐标编程时，上述两个坐标系是无意义的 。,64,第二节 手工编程方法,65,一、程序编制的代码及格式,经过

21、多年的发展，程序用代码已标准化，常用的有两种： ISO（International Standardization Organization） EIA (Electronic Industries Association),66,一、代码及其分类 1. 定义 系统操作命令的总称，称为代码或编程指令。它由 字母、数字、符号以及它们的组合组成，它是程序 的最小功能单元。,67,2. 代码（指令）分类 G指令 准备功能,M指令 辅助功能,F、S、T、D指令,其它指令,尺寸指令,68,G指令 准备功能 功能：规定机床做某种操作的指令，包括运动线型、坐标系、 坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。 组成：G后

22、带2位数字组成，有100个。有模态（续效）指令 与非模态（非续效）指令之分。 模态代码一旦执行就保持有效,直到同组另一代码出现 非模态代码只有在其所在的程序段内有效 示例：G01，G03，G41，G91，G04，G18，G54等,69,M指令 辅助功能 功能：控制机床及其辅助装置的动作或状态。如开、停冷却泵； 主轴正反转、停转；程序结束等 组成：M后带2位数字组成，共有100个。有模态（续效）指令 与非模态（非续效）指令之分。 示例：M02，M03，M08等 M00: 程序停止 M01: 可选择stop M02 :全段程序停止. M30 : 程序停止.指针指向程序头 M03/M04: 主轴顺/

23、逆时针方向 M05: 主轴停止 M06: 换刀指令,70,F、S、T、D指令 F 指令 指定（合成）进给速度指令 1. 直接指定法 组成：F 后带若干位数字，如F150、F3500等。 其中数字表示实际的合成速度值。它是模态指令。 单位： mm/min（公制）或 inch/min （英制） 。 视用户选定的编程单位而定，若为公制单位，则上述两个指令分别表示： 150mm/min；3500mm/min。,71,2. 时间倒数法(进给速率数-FRN) 表示: 直线插补:FRN=1/T OR FRN=V/L 圆弧插补:FRN= /T OR FRN=V/R 单位： 1/min, 用G93指令指定,3.

24、几何级数法 单位： 与主轴转速无关: mm/min 进给仅用于回转运动: rad/min 与主轴转速有关: mm/r 切螺纹/攻丝/套扣: mm/r 用G94、G95指令指定,72,S 指令（切削速度）指定主轴转速指令 组成：S 后带若干位数字，如S500、S3500等。 其中数字表示实际的主轴转速值。它是模态指令。 单位： r/min或 mm/min。 对于具有恒线速度控制机床， 用G96或G97配合S指令实用。 G96 恒线速度指令，G96S200 200mm/min G97 注销恒线速度指令 ，G97S2000 2000r/min,73,T、D 指令 指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器

25、号指令。 组成：T、D 后跟两位数字，如 T11、D02等。 其中数字分别表示存放在库中的刀具号和刀具长度、半径补偿寄存器号。 上述两个指令分别表示后续加工将选择刀库中11号刀具和采用 D02寄存器中的数值进行补偿。 车床: 1. T后跟两位数字，如 T11，其中数字表示存放的在库中的刀具号 2. T后跟四位数字, 前两位表示刀具号,后两位表示刀具补偿号 3. T后跟六位数字，前两位表示刀具号,两位表示刀具刀尖圆弧半径补偿号,两位表示长度补偿号,刀具补偿号00 表示撤销刀补 加工中心 T后跟数字(14位),均表示刀具号 D(H)存储器存储刀具补偿值, D(H)00表示撤销刀补,74,尺寸指令

26、指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令 X、Y、Z 、U、V、W 指令 指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令 组成：后带符号的数字组成。如X100、Y-340等 ，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值，符号表示运动的方向。 单位： mm、m（公制）或 inch（英制）。视用户选定的编程单位而定.,75,A、B、C 指令 指定沿回转坐标轴移动方向和目标位置指令 组成：后带符号的数字组成。如A100、C-340等 ，其中数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值，符号表示运动的方向。 单位： 度 、弧度。视用户选定的编程单位而定。,76,I、J、K、R 指令 圆弧插补圆心位置和

27、半径指定指令 组成：后带符号的数字组成。 如I10、J-34、R30等 ，其中带符号数字表示圆心位置和半径值。 单位：mm、m（公制）或 inch（英制）。 视用户选定的编程单位而定.,77,其它指令 子程序名和子程序调用指令 用于给子程序命名和在主程序中调用该子程序，该 指令的标准化程度不高，不同系统有不同的规定。 组成： 子程序名指令地址符（字母或符号，如O、% 等）后带若干数字组成； 子程序调用指令 地址符 +调用子程序名部分 +调用次数部分。 示例： M98P08L12（FANUC、华中数控系统）,78,程序段标号，程序段结束字符以及变量 组成： 程序段标号指令 地址符 N 后带若干数

28、字组成； 程序段号: 查找、跳转 注意，程序段标号与程序的执行顺序无关， 不管有无括号，程序都是按排列的先后次序执行。 程序段结束指令 每一个程序段都应有结束符， 它是数控系统编译程序的标志。常用的有： “ * ” 、“；”、“LF”、“NL”、“CR”等 视具体数控系统而定。 变量 为简化编程有些系统还允许采用变量编程， 从而可简化编程。它由地址符（字母或符号，如#、 R等）后带若干数字组成；,79,二、数控加工程序的结构 1. 程序的组成 一个完整的数控加工程序由程序名、程序体和程序结束三部分组成 %0001；程序名 N01 G92 X50.0 Y20.0 ； N02 ； N03 ； 程序

29、体 N04 ； N05 ; N50 M30 ； 程序结束,80,程序名 程序名是一个程序必需的标识符。 组成：由地址符后带若干位数字组成。地址符常见的有： “%”、“O”、“P”等，视具体数控系统而定。 示例：国产华中I型系统、德国的SINUMERIKS“%”，后面 所带的数字一般为48位。如：%2000 日本FANUC 系统 “O”，AB8400系统“P”。 程序体 它表示数控加工要完成的全部动作，是整个程序的主体。 组成：由许多程序段组成，每个程序段由一个或多个 指令构成。 程序结束 它是以程序结束指令M02 或M30，结束整个程序的运行。,81,2、程序段的格式 定义：程序段中指令的排列

30、顺序和书写规则。 不同的数控系统往往有不同的程序段格式。 目前广泛采用地址符可变程序段格式（字地址程序段格式） 字 地址字符数字 （一个具体指令） 程序段: N03 G91 G01 X50 Y60 F200 S400 M03 M08 ；,82,地址符可变程序段格式的特点： 程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。 指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写 。 上段相同的模态指令（包括G、M、F、S及尺寸指令等）可以省略不写。,83,3、主程序、子程序 主程序、子程序 在一个零件的加工程序中， 若有一定量的连续的程序 段在几处完全重复出现， 则可将

31、这些重复的程序串 单独抽出来，按一定的格 式做成子程序。,主程序： N01； N02； N11 调用子程序1； N28 调用子程序8； NM02 ； 子程序1： N01； NM99 ； 子程序8： N01; NM99 ；,84,三、与坐标系有关的指令 G90/G91、G92、G53G59、G17 G19 G90/G91指令： G90指令 表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。 G91指令 表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点，即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量，故G91又称增量坐标指令。 注意： 这两个指令是同组续效指令，也就是说在同一程序段中只允许用其中之一，而不能同时使用

32、。在缺省的情况下（即无G90又无G91）,默认是在G90状态下。,85,绝对尺寸及相对尺寸编程指令G90、G91举例 y 40 B 30 20 10 A O 20 40 60 x 假设刀具的当前位置在A点，以下两段代码的功能是一样的： G00 G90 X60.0 Y40.0； G00 G91 X40.0 Y30.0；,86,G92指令 坐标系设定的预置寄存指令，它只有在采用绝对坐标编程时才有意义。 编程格式： G92 X a_ Y_b Z_c_ a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值（刀具位置不动） 使用该指令，便建立了工件坐标系， 其后的加工程序中的编程尺寸都是在 这个工件坐标系

33、的尺寸。 该指令还有补偿工件在机床上安装 误差的功能，即当首件零件加工完成 后，测量工件尺寸精度。如果发现是 由于工件安装不准引起的误差，则不 必重新安装工件，只需修改所设的坐 标值，即可消除这一加工误差。,87,G53,G54G59：坐标系选择指令 G53选择机床坐标系，取消工件坐标系； G54G59选择工件坐标系1工件坐标系6。 在使用该指令后，其后的编程尺寸都 是相对于相应坐标系的。 这类指令是续效指令，缺省值是G53。 注意：这类指令只在绝对坐标 下有意义（G90），在G91下 无效。,88,G17,G18,G19指令 坐标平面指定指令。G17，G18，G19分别表示规定的操作在XY，

34、ZX，YZ坐标平面内。 程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。若数控系统只有一个平面的加工能力可不必书写。 这类指令为续效指令， 缺省值为G17。,89,四、与控制方式有关的指令 G00指令快速定位指令 编程格式：G00 X_ Y_ Z_ ； 功能：刀具从当前点，以数控系统预先调定的快进速度，快速移动 到程序段所指令的目标位置点，无轨 迹要求。进给速度不能由程序改变， 不同的系统有不同的速度，一般 都在1030m/min之间. 注意：G00的运动轨迹不一定是直线， 若不注意则容易干涉。,90,G01指令直线插补指令 编程格式：G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ ； 功能：指令

35、多坐标（2、3坐标）以联动的方式，按程序段中规定的合 成进给速度f，使刀具相对于工件按 直线方式，由当前位置移动到程序 段中规定的位置（a、b、c）。当 前位置是直线的起点，为已知点， 而程序段中指定的坐标值即为终点 坐标。,91,G02,G03指令圆弧插补指令 G02：顺时针圆弧插补。 G03：逆时针圆弧插补。 顺、逆方向判别规则： 沿垂直于圆弧所在平面的 坐标轴的负方向观察，来判 别圆弧的顺、逆时针方向。,92,编程格式举例： XY平面：G17 X_a_ Y_b_ ( ) F_f_ ； ZX平面：G18 X_a_ Z_c_ ( ) F_f_ ； YZ平面：G19 Y_b_ Z_c_ ( )

36、 F_f_ ；,注意: R编程不能用于加工整圆，由于圆弧的起点和终点相同，数控系统无法确定圆弧的中心位置，只能用I、J、K确定圆心的方式来编程,93,圆弧的终点坐标，由a、b、c的数值指定。 圆心的位置通常有以下几种方法： 由圆心相对于起点在X、Y、Z轴 上的分量，用I、J、K表示 R表示法：用半径R带有符号的数值来表示： AB180 ： R 0 R100； BA180 ： R 0 R-100,说明：a. I、J、K 始终为增量尺寸。 b.G00,G01,G02,G03是同组续效指令， 缺省值G01。 c.本段终点若与上一段终点位置相同， 即起点与终点最终没有相对位移， 则可省略不写。,94,

37、用半径R表示法编写圆弧加工程序时应注意： 在使用同一半径R的情况下，从 起点A到终点B的圆弧可能有两个， 即圆弧a与圆弧b，编程时它们的起 始点及半径都一样，为区分二者 规定： 圆弧所对应的圆心角小于180时 （圆弧段a）用“R”表示半径； 圆心角大于180时（圆弧b）用 “-R”表示半径； 圆心角等于180时用“R”或 “-R”均可。,95,五、与刀具补偿有关的指令 G40 G41 G42指令刀具半补偿指令,其中：G41 ：左刀补，即沿加工方向看刀具在左边 G42 ：右刀补，即沿加工方向看刀具在右边 G40：取消刀补 D： 偏置值寄存器选用指令。 xx：刀具补偿偏置值寄存器号,刀补指令的程序

38、段格式： 1）G00（ 或G01 ） G41（或G42）DxxX_Y_F_ 2）G00（或G01） G40 X_Y_,96,G40 G41 G42指令刀具半补偿指令,刀具右补偿G42,刀具左补偿G41,97,G40、G44、G43指令刀具长度补偿指令 该指令可以根据储存在偏置寄存器D01D99中的设定值 （与终点坐标值进行加法（G43）或减法（G44）运算后）使刀具的实际移动距离增加或减少一个偏置值。 编程格式： Dxx ； 其中： 为X、Y、Z中任何一个。,98,六、其它指令 G04暂停指令 功能：可使刀具作短时的无进给运动 编程格式：G04 X_ 或 G04 F_ 其中：X,F其后的数值表

39、示暂停的时间，单位为ms ; 或者是刀具、工件的转数，视具体数控系统而定。 用途： 用车削环槽、锪平面、钻孔等光整加工 用作时间匹配，对于那些动作较长的外部，或者为了使某一操作有足够的时间可靠的完成，可在程序中插入该指令。,99,G80、G81G89固定循环指令 在用NC机床上加工零件，一些典型加工工序，如钻孔、攻丝、深孔钻削、切螺纹等，所完成的动作循环十分典型，将这些动作预先编好程序并存储在存储器中，并用相应的G代码来指令。固定循环中的G代码所指令的动作程序，要比一般G代码所指令的动作要多得多，因此使用固定循环功能，可以大大简化程序编制。,100,G80取消固定循环 G81钻孔、中心孔 G8

40、2扩孔,G83深孔 G84攻丝 G85G89镗孔,101,第三节 数控铣床加工程序编制,102,一、铣削数控加工中的基本工艺问题 工件坐标系的确定及程序原点的设置 安全高度 （加工录像）,三坐标立式加工中心,四坐标卧式加工中心,103,进刀/退刀方式,a)切线方向进刀 b)侧向进刀,104,刀具半径补偿,a) 合理方式,b) 不合理方式,建立刀具半径补偿,105,刀具半径确定 对于铣削加工，精加工刀具半径选择的主要依据是零件加工轮廓和加工轮廓凹处的最小曲率半径或圆弧半径。 刀具半径应小于该最小曲率半径值。,106,二、绝对编程与相对编程 图中 O X Y: 机床坐标系 OXYZ:工件坐标系 图

41、中的相对位置表示工件在机床上 安装后，工件坐标系与机床坐标系 的相对位置。,107,编程方式： 绝对坐标方式：机床坐标系 绝对坐标方式：工件坐标系 相对坐标方式。 编程参数 编程单位：mm， 刀具半径(D01)：8 mm ， 主轴转速：400r/min 进给速度：250mm/min,X,Y,Z,200,108,1、绝对坐标编程（机床坐标系） %MPF100 N01 G90 G17 G00 G42 D01X50 Y70 S400 M03 M08 ； N02 Z- 240； N03 G01 X400 F250 ； N04 X300 Y370 ； N05 G03 X200 Y270 J-100 ；

42、N06 G02 X100 Y170 I-100 ； N07 G01 Y50 ； N08 G00 G40 Z-165 M05 M09 ； N09 X300 Y120 ; N10 M02；,X,Y,200,Z,109,2、绝对坐标编程 （工件坐标系：G92指令） %MPF100 N01 G92 X0 Y0 Z35； N02 G90 G17 G00 G42 D01 X-250 Y-50 S400 M03 M08 ； N03 Z-40 ； N04 G01 X100 F250 ； N05 X0 Y250 ； N06 G03 X-100 Y150 J-100； N07 G02 X-200 Y50 I-10

43、0 ； N08 G01 Y-70 ； N09 G00 G40 Z35 M05 M09 ； N10 X0 Y0; N11 M02 ；,X,Y,Z,200,110,3、绝对坐标编程 （工件坐标系：G54指令） 编程 取消N01程序段 N02 改成： N02 G90 G54 G17 G00 G42 D01 X-250 Y-50 S400 M03 M08； 其余同上。 参数设置 在G54画面下设置： X： 300 Y： 120 Z：- 200,X,Y,200,Z,111,4、相对（增量）坐标编程 %MPF100; N01 G91 G17 G42 D01 G00 X-250 Y-50 S400 M03

44、M08； N02 Z-75； N03 G01 X350 F250； N04 X-100 Y300 ； N05 G03 X-100 Y-100 J-100 ； N06 G02 X-100 Y-100 I-100 ； N07 G01 Y-120 ； N08 G00 G40 Z75 M05 M09； N09 X200 Y70 ; N10 M02 ;,X,Y,200,112,三、二维外形轮廓数控铣削加工及其编程举例 1、简单外形轮廓零件的数控铣削加工及其编程,113,分析 （1）零件图 已知某外形轮廓的零件图，要求精铣其外形轮廓。工件厚度20mm。 （2）刀具选择 10mm的立铣刀。 （3）安全面高度

45、 50mm。 （4）进刀/退刀方式 离开工件20mm， 直线/圆弧引入切向进刀， 直线退刀。 （5）工艺路线 走刀路线见图。,114,% MPF006; /*第006号程序,铣削外形轮廓零件 N05 G54 G90 G0 X0. Y0.; /*建立工件坐标系,并快速运动到程序原点的上方 N10 Z50. ; /*快速运动到安全面高度 N20 X-50. Y-40. S500 M03 M08; /*刀具移到 工件外,启动主轴, 原点的安全面高度 N30 G01 Z-21. F20. ;/*G01下刀,伸出去1mm N40 G42 D01 Y-30. F100.; /*刀具半径补偿, 运动到Y-3

46、0的位置,115,N50 G02 X-40. Y-20. I10. J0.; /*顺时针圆弧插补 N60 G01 X20.; N70 G03 X40. Y0. I0. J20.; /*逆时针圆弧插补 N80 X-6.195 Y39.517 I-40. J0.;/* 逆时针圆弧插补 N90 G01 X-40. Y20. ; N100 Y-20. ; N110 Y-30. ; /*直线退刀 N120 G40 Y-40.; /*取消刀具半径补偿,退刀至Y-40 N130 G00 Z50.; /*抬刀至安全面高度 N140 X0. Y0. ; /*回程序原点上方 N150 M30 ; /*程序结束并返

47、回,116,2、简单内轮廓及型腔的数控加工及其编程,内轮廓型腔零件图,117,分析： （1）零件图 已知某内轮廓型腔如图所示，要求对该型腔进行粗、精加工。 （2）刀具选择 粗加工采用20mm的立铣刀，精加工采用10mm的键槽铣刀。 （3）安全面高度 10mm。 （4）进刀/退刀方式 粗加工从中心 工艺孔垂直进刀，向周边扩展。 为此，首先要求在腔槽中心钻 好一20mm的工艺孔。 （5）工艺路线 粗加工分四层切削 加工，底面和侧面各留0.5mm 的精加工余量。,118,图4-10 内轮廓型腔零件图,型腔加工进刀方式 与工艺路线,119,% 008; /* 第008号程序，铣削型腔 N10 T01

48、M06; /* 选1号刀具：20mm立铣刀 N20 G54 G90 G00 X0. Y0.; /* 建立工件坐标系 N25 Z40. ; /* 刀具运动到安全面高度 N30 S275. M03 M08; N40 G01 Z25.0 F20; /* 从工艺孔垂直进刀5mm，至高度25mm处，第一层粗加工. N50 X-17.5 Y7.5 F60. ; /* 进刀至第一圈扩槽的起点（-17.5，7.5），并开始扩槽 N60 Y-7.5; N70 X17.5; N80 Y7.5; N90 X-17.5; /* 第一圈扩槽结束 N100 X-29.5 Y19.5 ; /* 进刀至第二圈的起点 （-29

49、.5，19.5），并开始扩槽 N110 Y-19.5; N120 X29.5; N130 Y19.5; N140 X-29.5; /* 第二圈扩槽加工结束 N150 X0. Y0. ; /* 回中心，第一层粗加工结束,120,图4-10 内轮廓型腔零件图,N160 Z20. F20.; /* 从工艺孔垂直进刀5mm，至高度20mm处，第二层粗加工 N170 X-17.5 Y7.5 F60.; /* 重复N50开始至N150的语句，开始第二层粗加工 N180 Y-7.5; N190 X17.5; N200 Y7.5; N210 X-17.5; N220 X29.5 Y19.5; N230 Y-1

50、9.5; N240 X29.5; N250 Y19.5; N260 X-29.5; N270 X0.Y0. ; /* 回中心，第二层粗加工结束,121,N280 Z15.F20. ; /* 从工艺孔垂直进刀5mm，至高度15mm处，第三层粗加工 N290 X-17.5 Y7.5 F60. ; /* 重复N50开始至N150的语句，开始第三层粗加工 N300 Y-7.5 ; N310 X17.5 ; N320 Y7.5; N330 X-17.5; N340 X-29.5 Y19.5; N350 Y-19.5; N360 X29.5; N370 Y19.5; N380 X-29.5; N390 X

51、0. Y0. ; /* 回中心，第三层粗加工结束,122,图4-10 内轮廓型腔零件图,N400 Z10.5 F20.; /* 从工艺孔垂直进刀4.5mm，至高度10.5mm处，第四层粗加工 N410 X-17.5 Y7.5 F60.; /* 重复N50开始至N150的语句，开始第四层粗加工 N420 Y-7.5; N430 X17.5; N440 Y7.5; N450 X-17.5; N460 X-29.5 Y19.5; N470 Y-19.5; N480 X29.5; N490 Y19.5; N500 X-29.5; /* 第四层粗加工结束,123,N510 G00 Z40.; /* 抬刀

52、至安全面高度 N520 T02 M06 ; /* 换2号刀具，10mm键槽铣刀进行精加工 N530 G00 X0. Y0. Z40.; N540 S500 M3 M08; N550 G01 Z10. F20.; /* 从中心垂直下刀至图样要求高度 N560 X-11. Y1. F100.;/* 开始铣削型腔底面，第一圈加工开始 N570 Y-1.; N580 X11.; N590 Y1.; N600 X-11.;,124,N610 X-19. Y9.; /* 型腔底面，第二圈加工开始 N620 Y-9.; N630 X19.; N640 Y9.; N650 X-19.; N660 X-27.

53、Y17.; /* 型腔底面，第三圈加工开始 N670 Y-17.; N680 X27.; N690 Y17.; N700 X-27.;,125,N710 X-34. Y25. ; /* 型腔底面，第四圈加工开始，同时也精铣型腔的周边 N720 G03 X-35. Y24. I0. J-1.; /* 这里没有刀具半径补偿 N730 G01 Y-24.; N740 G03 X-34. Y-25. I1. J0.; N750 G01 X34.; N760 G03 X35. Y-24. I0. J1.; N770 G01 Y24.; N780 G03 X34. Y25. I-1. J0.; N790

54、G01 X-34. ; /* 精加工结束 N800G00 Z40. ; /* 抬刀至安全高度 N810 M30; /* 程序结束并返回,126,第四节 数控车床加工程序编制,127,1、普通数控车床的车削加工 普通数控车床能完成端面、内外圆、倒角、锥面、球面及成形面、螺纹等的车削加工。 主切削运动是工件的旋转，工件的成形则由刀具在ZX平面内的插补运动保证 。,加工轴,128,车外圆,车端面,钻孔,车内孔,切槽,切断,车锥面,车型面,车螺纹,加工范围,数控车削的基本特征与加工范围,129,数控车削加工： 要保证车削加工精度，特别是锥面和成形表面的精度，需要准确测量车刀刀尖刀刃圆弧半径，并采用刀尖

55、半径补偿（TNR） 方法进行加工。 (仿真动画）,130,需要注意的问题： （1）在一个程序段中，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。 （2）用绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径；增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。 （3）为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。 （4）由于车削加工的余量较大，因此，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环。 (5) 编程时，常认为刀尖是一个点，而实际中刀尖为一个半径不大的圆弧，因此需要对刀具半径进行补偿。,131,车削加工程序原点的确定,132,带螺纹的轴类零件数控车削加工及其手工编程,2、加工程序举

56、例,133,分析 A、工艺路线 先倒角切削螺纹的实际外圆47.8mm切削锥度部分车削62mm外圆倒角车削80mm外圆切削圆弧部分车削85mm外圆。 切槽。 车螺纹。,134,B、选择刀具及画出刀具布置图 根据加工要求,选用三把刀具。号刀车外圆，号刀切槽，号刀车螺纹。刀具布置如下图所示。采用对刀仪对刀，螺纹刀尖相对与号刀尖在Z向位置15mm。 编程之前,应正确的选择换刀点，以便在换刀过程中，刀具与工件、机床和夹具不会碰撞。 C、确定切削用量 车外圆，主轴转速为S630， 进给速度为F150。 切槽时，主轴转速为S315， 进给速度为F10。 切削螺纹时，主轴转速为S200， 进给速度为F150。

57、,135,O0004 /*程序号 N10 G50 X200. Z350. /*建立工件坐标系 N20 G00 X41.8 Z292. S630 M03 T1 M08 /*刀具快速接近工件，启动主轴,开冷却液 N30 G01 X47.8 Z289. F150. /*倒角 N40 U0 W-59 /*车47.8mm外圆,增量坐标编程 N50 X50. /*退刀,绝对坐标与增量坐标混合编程 N60 X62.W-60. /*车锥度,绝对坐标与增量坐标混合编程,136,N70 U0 Z155 /*车62 mm外圆, 绝对坐标与增量坐标混合编程 N80 X78.W0 /*退刀,绝对坐标与增量坐标混合编程 N90 X80.W-1. /*倒角, 绝对坐标与增量坐标混合编程 N100 U0 W-19. /*车80 mm外圆, 绝对坐标与增量坐标混合编程 N110 G02 U0 W-60.I163.25 K-30. /*车圆弧,I、K表示圆心相对于圆弧起点的坐标 N120 G01 U0 Z65. /*车80 mm外圆 N130 X90 W0 /*退刀,137,N